OPTIGAZ : Optimisation dynamique d'une plateforme énergétique combinant gazéification et méthanation.

OPTIGAZ: Dynamic optimization of an energy platform combining gasification and methanation

• Auteur / Autrice : Jefferson Coutinho de araújo
• Direction : Frédéric Marias
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Inscription en doctorat le 14/04/2022
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de thermique energétique et procédés

Mots clés

Mots clés libres

Gazéification

Optimisation dynamique

Méthanation

Gasification

Dynamic Optimization

Methanation

Résumé

De nombreux acteurs de la Recherche travaillent actuellement au développement de nouvelles solutions pour réduire les émissions de gaz à effet de serre dans le cadre de la lutte contre le réchauffement climatique. Au cœur de ces solutions, on trouve de nombreux procédés de conversion de l'énergie à base d'ENR tels que le solaire photovoltaïque ou l'éolien, de nombreux procédés chimiques tels que la méthanisation, la gazéification, la méthanation, et de nombreux procédés de valorisation (cogénération, récupération d'énergie fatale…). Chacun d'eux présente des avantages et des inconvénients, et de nombreuses études portent sur l'optimisation individuelle de ces procédés. Mais c'est généralement en créant une synergie entre ces procédés que l'on parvient à en tirer le meilleur parti. Dans le cadre de ce projet, on s'intéressera à la synergie entre la gazéification de biomasse et la méthanation avec utilisation d'hydrogène vert. L'utilisation du méthane de synthèse comme vecteur énergétique représente de réels avantages pour une intégration importante d'ENR dans notre mix énergétique. Il bénéficie d'une infrastructure de stockage existante, d'une flexibilité et d'une faible empreinte carbone malgré un pouvoir calorifique important. Parallèlement à cela, les opérateurs de réseaux de gaz travaillent actuellement à accroître les capacités de stockage et de distribution, et à développer de nouveaux usages du gaz naturel (notamment carburant). En effet, depuis 2011, l'injection de biométhane sur le réseau est autorisée, celui-ci doit donc être adapté. La loi de transition énergétique pour la croissance verte (TECV) promulguée en 2015 prévoit que la quantité de biogaz injectée dans le réseau à l'horizon 2030 devrait être de 30 TWh/an, couvrant 10% de la consommation de gaz naturel. L'association de la gazéification de biomasse avec un champ solaire photovoltaique, un électrolyseur et des réacteurs catalytiques (Water Gas Shift, methanation, reformage) permet donc une flexibilité importante quant à la gestion : - de l'électricité excédentaire, - de la biomasse - de la demande en hydrogène, - de la demande en méthane - de la demande en chaleur. Elle s'inscrit, par ailleurs dans un écosystème technologique favorable d'un point de vue écologique : valorisation de déchets et de biomasse, recyclage du CO2

Many research laboratories are currently working on the development of new solutions to reduce greenhouse gas emissions as part of the fight against global warming. There are many central elements: many renewable energy conversion processes such as solar photovoltaic or wind power, many chemical processes such as anaerobic digestion, gasification, methanation, and many recovery processes (cogeneration, recovery of fatal energy, etc.). Each of them exhibits advantages and drawbacks, and many studies have focused on the individual optimization of these processes. But we can get the most out of them by creating a synergy between these processes. The use of synthetic methane as an energy carrier represents real advantages for a significant integration of ENR into the energy mix. It benefits from an existing storage infrastructure, flexibility and a low carbon footprint despite high calorific value. At the same time, gas network operators are currently working to increase storage and distribution capacities, and to develop new uses of natural gas (particularly fuel). In fact, since 2011, the injection of biomethane into the network has been authorized, so it must be adapted. The energy transition law for green growth (TECV) promulgated in 2015 provides that the quantity of biogas injected into the network by 2030 should be 30 TWh / year, covering 10% of natural gas consumption. The association of biomass gasification with a photovoltaic solar field, an electrolyser and catalytic reactors (WGS, methanation reforming) therefore allows significant flexibility in management: -excess electricity, -biomass -the demand for hydrogen, -demand for methane -heat demand. It is also part of a favorable technological ecosystem from anecological point of view: recovery of waste and biomass, recycling of CO2, etc.